Cosa sono i livelli 2 e perché sono importanti?

Per iniziare, dobbiamo definire cos’è un livello 1: una rete di livello 1 è il livello base, ovvero l’infrastruttura sottostante di una blockchain . Conosciuta anche come rete principale o “mainnet”, non solo definisce le regole Core dell’ecosistema, ma può anche convalidare e finalizzare le transazioni, come visto in esempi come Ethereum, Bitcoin e Solana.

Le blockchain di livello 1 spesso iniziano con un'enfasi sulla decentralizzazione e sulla sicurezza, entrambi principi Core di qualsiasi rete solida e (con alcune eccezioni) sono gestiti da una rete globale diversificata di sviluppatori e partecipanti come validatori.

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A causa della mancanza di autorità centrale o di supervisione, queste piattaforme richiedono che la tecnologia stessa abbia un livello di sicurezza innato per proteggere gli utenti da truffe e attacchi. E a causa di questa priorità nella progettazione, per non parlare delle immense risorse necessarie per mantenere un ecosistema pienamente funzionale, spesso mancano di scalabilità.

Mentre alcuni sviluppatori ritengono che l’incapacità di raggiungere uno stato di equilibrio tra sicurezza, decentralizzazione e scalabilità sia un inesorabile difetto della Tecnologie (soprannominato Blockchain Trilemma ), le soluzioni di livello 2, come i rollup su Ethereum e il Lightning Network su Bitcoin sono ONE soluzione utilizzata per risolvere questi problemi.

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Il livello 2 si riferisce a un insieme di soluzioni off-chain (blockchain separate) costruite sopra il livello 1 che riducono i colli di bottiglia con ridimensionamento e dati. Immaginatelo come la cucina di un ristorante: se ogni ordine dovesse essere effettuato da una sola persona dall'inizio alla fine prima che l'ordine venga confermato e consegnato, sarebbe un processo molto lento che potrebbe evadere solo pochi ordini all'ora. Ma i layer 2 sono come stazioni di preparazione – c'è una stazione per pulire e tagliare il cibo, una stazione per cucinare, una stazione per assemblare i piatti – in grado di concentrarsi e svolgere ogni attività in modo molto più efficiente. Quando è il momento giusto, un'ultima persona può abbinare ciascun piatto assemblato all'ordine e confermarlo prima che venga inviato alla destinazione finale (il cliente).

Anche le piattaforme di pagamento come Visa utilizzano un sistema simile. Invece di gestire separatamente migliaia di microtransazioni giornaliere da un fornitore come Starbucks che intaserebbero la rete in pochi minuti, Visa le raggruppa in lotti da liquidare nel sistema bancario a intervalli regolari. Le banche quindi archiviano e ordinano le transazioni attraverso il loro equivalente interno di un livello di regolamento. In questo caso, Visa rappresenterebbe un livello 2 e la più ampia rete di istituzioni e governi che KEEP traccia delle transazioni e definiscono le regole del settore finanziario come livello 1.

Anche Ethereum utilizza un metodo simile attraverso funzionalità come i rollup Optimistic e zero-knowledge (ZK) che scaricano l'onere della gestione delle transazioni dalla rete principale e quindi consentono una maggiore inclusione e throughput delle transazioni (transazioni più elevate al secondo). Tutto ciò garantisce un'esperienza utente più fluida e pratica. Esempi di layer 2 su Ethereum includono soluzioni come ARBITRUM , Optimism , Loopring e zkSync .

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Sebbene la decentralizzazione e la sicurezza siano un modus operandi del layer 1, o mainnet, di Ethereum, la conseguente popolarità del mercato nel corso degli anni ha portato la rete a raggiungere la sua attuale capacità di poco più di 1,5 milioni di transazioni giornaliere . Inoltre, poiché la rete principale può elaborare solo circa 15 transazioni al secondo , i periodi di elevata attività di rete spesso portano alla congestione dei dati. Ciò, a sua volta, fa aumentare il Gas (commissioni di transazione) e rallenta le prestazioni delle applicazioni, come osservato più recentemente dalla vendita di terreni virtuali di Yuga Labs Otherside e durante il mercato rialzista del 2021.

Per combattere questi problemi, il livello 2 estende Ethereum come una blockchain separata sopra la rete del livello 1. Come accennato, comunica e aiuta a scaricare il pesante fardello delle transazioni dalla rete principale attraverso contratti intelligenti che integrano e beneficiano del robusto modello di sicurezza decentralizzato di Ethereum. In sostanza, il livello 1 gestisce la sicurezza, la disponibilità dei dati e la decentralizzazione, mentre il livello 2 gestisce il ridimensionamento relativo alle transazioni.

Per la maggior parte, le blockchain di livello 1 hanno:

Il livello 2 si differenzia offrendo:

Come accennato, la maggior parte dei problemi di scalabilità riguardano la decentralizzazione. A differenza delle banche tradizionali che dispongono di un metodo chiuso e più efficiente per regolare i pagamenti, le transazioni e la gestione dei dati con blockchain devono subire una serie di passaggi sistematici, come l'accettazione, la verifica e la distribuzione su una rete (con migliaia di partecipanti), il tutto mantenendo la sicurezza. e trasparenza.

Pertanto, reti come Ethereum devono includere un design stratificato e scalabile in grado di competere (e eventualmente sostituire) i canali più snelli, ma limitati, di sistemi come Visa e Mastercard. I livelli 1 e 2 sono importanti perché lavorano insieme verso l’obiettivo di rendere la rete più veloce e più facile da usare.

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I protocolli di livello 2 forniscono un secondo quadro in cui le transazioni possono avvenire separatamente dal livello 1. Ciò significa che una discreta quantità di lavoro che verrebbe eseguito dalla catena principale può essere spostata al secondo livello. Le applicazioni di livello 2 pubblicano quindi i dati delle transazioni sul livello 1 dove sono protetti nel registro e nella cronologia della blockchain.

Come con qualsiasi altra piattaforma aperta o chiusa, anche i livelli 2 variano in termini di accessibilità. Alcuni possono essere utilizzati per una vasta gamma di applicazioni, mentre altri soddisfano solo i capricci di un progetto specifico. Detto questo, molti dei componenti chiave sfruttati dal layer 2 includono rollup e sidechain .

Un rollup è una soluzione specifica di livello 2 che esegue centinaia di transazioni al di fuori del livello 1, le raggruppa in un unico pezzo di dati compressi e quindi ripubblica i dati sulla rete principale affinché chiunque possa esaminarli e contestarli se ritenuti sospetti. In questo modo, i rollup non solo sfruttano la sicurezza di Ethereum , ma possono anche ridurre le tariffe Gas fino a 10-100 volte.

Sebbene i rollup aiutino tutti con depositi, prelievi e prove di verifica, ci sono sottili variazioni nel modo in cui i rollup, come Optimism e ZK rollup, riportano i dati al livello 1.

I rollup ottimistici si trovano in parallelo alla catena principale Ethereum , eseguono tutte le transazioni e quindi riportano i dati al livello 1. Gli utenti sono incentivati ​​a effettuare transazioni su questi livelli 2 a causa delle tariffe competitive basse. Se si sospetta una transazione fraudolenta, è possibile contestarla e valutarla attraverso prove di frode . In questo scenario, il rollup eseguirà il calcolo della transazione utilizzando i dati di stato disponibili. Rispetto ai rollup ZK (spiegati di seguito), ciò significa che il tempo per uscire dal rollup e ritirare i fondi al livello 1 sarà leggermente più lungo. Tuttavia, "all'interno" del rollup gli utenti riceveranno comunque una rapida conferma della transazione.

In generale, i rollup ottimistici sono compatibili con Ethereum Virtual Machine (EVM) e solidità, il che significa che tutto ciò che è possibile sul livello 1 di Ethereum può essere replicato sul livello 2.

Diversi esempi di rollup ottimistici includono ARBITRUM , Optimism e BOBA .

A differenza dei rollup ottimistici, i rollup ZK generano prove crittografiche per convalidare l'autenticità delle transazioni. Queste prove (pubblicate al livello 1) sono chiamate prove di validità o SNARK (argomentazione di conoscenza succinta e non interattiva) o STARK (argomentazione di conoscenza trasparente e scalabile).

I rollup ZK sono più efficienti perché mantengono lo stato di tutti i trasferimenti sul livello 2, che vengono aggiornati esclusivamente tramite prove di validità. Poiché i rollup ZK T necessitano di tutti i dati della transazione, è più semplice convalidare i blocchi e trasferire ether ( ETH ), il token principale della blockchain di Ethereum , al livello 1. La prova di validità (accettata dal contratto rollup ZK) è già stata verificata l'autenticità delle transazioni. Detto questo, non hanno il supporto EVM completo e sono più impegnativi nell’esecuzione di calcoli per applicazioni con poca attività on-chain.

Diversi esempi di rollup ZK includono DYDX , Loopring e zkSync .

Come visto attraverso progetti come XDai e Polygon PoS , una sidechain è una blockchain indipendente e compatibile con EVM che funziona in parallelo e interagisce con la rete principale attraverso i bridge . Poiché utilizzano un meccanismo di consenso separato e non sono protetti dal livello 1, non sono tecnicamente considerati livello 2. Tuttavia, la catena funziona allo stesso modo di Ethereum perché modella l’EVM. Detto questo, ci sono maggiori livelli di rischio che circondano gli operatori di sidechain perché gli utenti si affidano a loro per i fondi, piuttosto che al protocollo Ethereum (o ad un adeguato livello 2).

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I Validium , come StarkWare , utilizzano prove di validità (simili ai rollup ZK) ma T memorizzano i dati sul livello 1. Più catene di validità possono funzionare in parallelo tra ONE e ciascuna è in grado di elaborare circa 10.000 transazioni al secondo. Tuttavia, poiché sono richiesti linguaggi più specializzati, il supporto per i contratti intelligenti generali è limitato.

Sia le sidechain che i validium sono blockchain che funzionano in parallelo con Ethereum e interagiscono con le risorse attraverso bridge che si collegano alla rete principale. Non ottengono sicurezza o dati da Ethereum stesso e pertanto T sono considerati un livello 2 adeguato come i rollup Optimistic o ZK. Ciò è particolarmente vero date le potenziali implicazioni in termini di sicurezza e fiducia. Tuttavia, entrambi si adattano in modo simile ai livelli 2 offrendo commissioni di transazione inferiori e un throughput elevato.

Sono stati creati vari canali di livello 2 per prevenire qualsiasi dipendenza eccessiva o il potenziale collasso di una singola parte della rete. Tuttavia, poiché abbiamo trattato i principali layer 2 (rollup ottimistici, rollup ZK e sidechain), l'ecosistema è in costante cambiamento e alcune applicazioni finiscono per essere abbandonate, come Plasma e State Channels.

Nel complesso, poiché il livello 2 si armonizza e funziona con l'intero ecosistema Ethereum , le varie opzioni, che chiunque può creare, offrono una gamma più ampia e più equilibrata di opzioni per gli utenti finali. Ciò che manca a ONE blockchain di livello 2 può essere bilanciato con i vantaggi di un’altra e viceversa. Di seguito è riportato un riepilogo dei livelli 2 più comunemente utilizzati:

Un progetto generale di livello 2 rispecchia le prestazioni e la funzionalità della rete principale di Ethereum, con tariffe più economiche (Gas). Alcuni esempi includono:

Sebbene sia ancora in fase di creazione un nuovo sistema a prova di frode, Optimism è un sistema equivalente a EVM che utilizza rollup ottimistici per rendere le transazioni veloci, semplici e sicure.

Rischio e analisi: Optimism

ARBITRUM è un altro rollup ottimistico che rispecchia le dinamiche della rete principale di Ethereum ma con commissioni di transazione più economiche.

Rischio e analisi: https://l2beat.com/projects/ ARBITRUM/

Biforcato inizialmente da Optimism, BOBA è un rollup ottimistico che mira a ridurre le commissioni, migliorare il throughput delle transazioni e rafforzare la capacità dei contratti intelligenti.

Rischio e analisi: https://l2beat.com/projects/bobanetwork/

In confronto, le reti di livello 2 specifiche per l’applicazione sono più specializzate e si concentrano sul miglioramento delle prestazioni di un settore di mercato di nicchia. Esempi inclusi:

Loopring è un rollup ZK che mira a fornire la stessa sicurezza della rete principale di Ethereum con maggiore scalabilità, come un throughput aumentato di 1000 volte e costi di transazione ridotti allo 0,1% del livello 1.

Utilizzato da piattaforme come Binance, zkSync è un rollup ZK di Matter Labs. È già attivo sulla rete principale Ethereum e supporta pagamenti, scambi di token e conio di token non fungibili (NFT).

Non tutti gli esperimenti o le idee per un livello 2 funzionano. Ecco alcuni esempi di progetti che miravano a risolvere un problema ma non sono riusciti a prendere piede.

Come affermato in un post sul blog pubblicato nel gennaio 2020, l'organizzazione di ricerca Ethereum Plasma Group ha annunciato di aver cessato le operazioni nella sua forma attuale e di aver donato i fondi rimanenti a Gitcoin. È stata invece presa la decisione di concentrarsi sui rollup ottimistici.

Come visto attraverso progetti come Polygon , OMG Network e Gluon, le catene del plasma sono blockchain separate legate alla rete principale Ethereum . Usano prove di frode come i rollup ottimistici per regolare le controversie e gestire la sicurezza. Poiché sono copie più piccole della rete principale Ethereum , sono anche conosciute come "catene figlie". Gli alberi Merkel consentono uno stack infinito di queste catene che possono funzionare per aiutare a scaricare una pesante larghezza di banda di dati dalle catene principali, inclusa la rete principale. Tuttavia, il plasma T è utile per i contratti arbitrari, ma solo per i trasferimenti. E quindi, insieme a questioni come i costi elevati e le difficoltà nel ritirare i fondi da una catena del plasma, è stato abbandonato a favore dei rollup ottimistici.

I canali statali sono percorsi aperti tra due utenti che desiderano comunicare tra loro tramite transazioni. Utilizzando contratti multi-firma (un tipo di contratto che richiede la firma di più parti per essere eseguito), consentono ai partecipanti di effettuare transazioni liberamente fuori catena e regolare con la rete principale. Ciò consente un elevato throughput delle transazioni e riduce al minimo la congestione e le commissioni. Due tipi principali di canali sono i canali statali e i canali di pagamento. Tuttavia, a causa della rigidità nel richiedere agli utenti di bloccare i fondi, unita alla mancanza di supporto per contratti intelligenti di uso generale e applicazioni DeFi nel 2021, è stato per lo più abbandonato. Secondo Ethhub , i team che ci stanno ancora lavorando includono CelerX Connext Network . Raiden Network potrebbe anche essere NEAR o in produzione.

A causa della nascita di queste piattaforme di livello 2, ci sono ancora rischi e vari gradi di presupposti di fiducia errati rispetto alle transazioni sulla rete principale. Vale anche la pena notare che, nonostante sfruttino la sicurezza del livello 1, i livelli 2 sono veramente sicuri solo se hanno abilitate le prove antifrode, cosa che (al momento in cui scriviamo) non è così.

Anche i ponti blockchain (che le persone possono utilizzare per trasferire risorse al livello 2) sono nelle prime fasi di sviluppo e comportano elevati livelli di rischio. Tenendo presente tutto ciò, si consiglia un'accurata due diligence attraverso risorse come L2BEAT prima di impegnarsi con qualsiasi livello 2. L2BEAT è una piattaforma completa di analisi e rischio impegnata a educare gli utenti sui progetti che corrispondono ai loro standard elevati e definizioni rigorose di cosa significa essere uno strato 2.

Ulteriori letture: una roadmap Ethereum incentrata sui rollup e una guida incompleta ai rollup di Vitalik Buterin